Вегетативное равновесие и реципрокная настройка

Мы показали ранее, что практически все внутренние органы снабжаются симпатическими и парасимпатическими нервами, которые оказывают противоположное влияние на функциональную активность этих органов. Кроме того, эксперименты, изложенные в предыдущем разделе, показали, что состояние симпатической настройки характеризуется повышенной активностью симпатической нервной системы, связанной с повышением реактивности центров этой системы в ответ на прямое или рефлекторное действие раздражителей. То же можно сказать и о парасимпатической настройке. Для более глубокого понимания равновесия вегетативных систем важно понять, почему возбудимость и активность одного отдела изменяется под влиянием настройки другого и

ГЛАВА V

каким образом это происходит. Эксперименты, которые мы сейчас опишем, позволяют ответить на эти вопросы.

возбудимость парасимпатической системы при симпатической настройке

При симпатической настройке реакция парасимпатической системы на раздражение снижена. Рассмотрим, например, парасимпатическое (барорецепторное) рефлекторное замедление сердечного ритма при повышении кровяного давления. Повышение кровяного давления вызывают введением норадреналина (сокращение арте-риол) (фиг. 25, А). Это приводит к выраженному замедлению сердечного ритма — парасимпатическая рефлекторная реакция, возникающая в результате возбуждения барорецепторов повышением кровяного давления. Раздражение седалищного нерва вызывает слабую симпатическую реакцию, выражающуюся в небольшом повышении кровяного давления и некотором ускорении сердечного ритма (фиг. 25, Б). Если вызываемое норад-реналином повышение давления происходит на фоне раздражения седалищного нерва, то парасимпатическая рефлекторная реакция (замедление сердечного ритма) значительно снижается (фиг. 25, В) несмотря на то что

Фиг. 25. Снижение парасимпатической реактивности во время симпатической настройки, вызванной раздражением седалищного нерва у кошки под хлоралозным (50 мг/кг) и уретановым наркозом (400 мг/кг) [310].

/ — кровяное давление; // — пульс. А. Контрольное введение норадреналина (2 мкг внутривенно, указано стрелкой), Б. Раздражение седалищного нерва (2 в, 38 имп/сек, 3,2 «сек, 20 сек). В. Введение норадреналина и раздражение блуждающего нерва. Характерно, что в последнем случае, несмотря на более выраженное повышение кровяного давления, парасимпатическое замедление сердечного ритма выражено меньше, чем на А.

НОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 167

норадренали'Н и раздражение седалищного нерва при совместном действии дают значительно более выраженный гипертензивиый эффект, чем каждое из этих воздействий порознь. При этом стенки артерий растягиваются сильнее, разряд барорецепторов должен быть повышен, и можно было бы ожидать более выраженного замедления сердечного -ритма. Вместо этого рефлекторная реакция (замедление сердечного ритма) оказывается сниженной. Такая реакция свидетельствует о том, что возбудимость парасимпатических центров, ответственных за замедление сердечного ритма через блуждающие нервы, значительно снижена. Следовательно, . раздражение седалищного нерва, вызывающее симпати- / ческую настройку (слабо выраженная симпатическая реакция, при которой многие нейроны симпатических центров, возможно, -испытывают не возбуждение, а облегчение, повышающее их возбудимость), сопровождает- \ ся снижением возбудимости .парасимпатических центров, Так*, можно доказать существование реципрокных взаимоотношений между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной системы [324].

ВОЗБУДИМОСТЬ СИМПАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПАРАСИМПАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКЕ

Аналогичным образом и симпатическая реакция снижается на фоне парасимпатической настройки. В опытах, описанных в предыдущем разделе, барорецепторный рефлекс служил тестом для определения возбудимости парасимпатической системы. Здесь мы используем разряд барорецепторов для настройки парасимпатических Центров. На фиг 26, А показана симпатическая реакция на тестирующее раздражение заднего гипоталамуса. Третье веко (имеющее только симпатическую иннервацию) сильно сокращается; отмечается умеренное повышение кровяного давления и некоторое ускорение сердечного ритма. Фиг. 26, Б иллюстрирует влияние инъекции норадреналина, а именно повышение кровяного Давления и ускорение сердечного ритма. Однако, по мере ^того как кровяное давление достигает максимума, рефлекс с барорецепторов приводит к значительному замед-

168 ГЛАВА V

лению сердечного ритма. Это указывает на парасимпатическую активность (блуждающий нерв) и свидетельствует о парасимпатической настройке. Дальнейшим доказательством того, что это действительно зависит от вызванного норадреналином повышения кровяного давления, могут служить кривые на фиг. 26, В. Раздражение гипоталамуса на фоне гипертонии вызывает «парасимпатическое» падение кровяного давления в отличие

Фиг. 26. Снижение симпатической реактивности во время парасимпатической настройки, вызванной повышением кровяного давления [310].

/ — сокращение третьего века; //—кровяное давление; /// — пульс. А. Раздражение заднего отдела левого гипоталамуса (1,5 в, 99 имп/сек, 0,4 мсек, 3 сек). Б. Внутривенное введение норадреналина (2 мкг). В. Раздражение гипоталамуса и введение норадреналина. На фоне парасимпатической настройки (В) сокращение третьего века выражено в меньшей степени, а прес-сорная реакция на раздражение гипоталамуса извращена.

от повышения давления, вызываемого тем же раздражением в контрольных условиях (фиг. 26, А). Раздражением этой точки гипоталамуса можно вызвать возбуждение как симпатических, так я парасимпатических нейронов. Доминирование симпатических или парасимпатических эффектов определяется характером вегетативного равновесия, зависящего от процессов настройки. Снижение симпатической реактивности при парасимпатической настройке выражено очень резко. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить интенсивность сокращения третьего века при раздражении гипоталамуса в конт-

АКТИВНОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 169

польных условиях (фиг. Б) и после повышения кровяного давления. Об этом же свидетельствует отсутствие кардиальной реакции (ускорение сердечного ритма) на раздражение гипоталамуса при парасимпатической настройке (фиг. 26, В), вызванной повышением артериального давления реакции, которая отчетливо выражена при том же раздражении на фоне нормального давления (фиг. 26, А). Восстановление нормальной симпатической реактивности совпадает с нормализацией кровяного давления.

Тот факт, что парасимпатическую настройку создает именно повышение кровяного давления, действующее через барорецепторы, а не какое-либо другое проявление действия норадреналина, 'был подтвержден дополнительными опытами, в которых гипертонию вызывали различными путями и в которых все эффекты устранялись при перерезке нервов, идущих от барорецепторов. (См. фиг. 22, из которой видно, что симпатическая реактивность гипоталамуса, пониженная на фоне парасимпатической настройки, остается неизменной после денервации каротидно-аортальной зоны.)

Отсюда следует, что довольно простые воздействия, например изменение артериального давления, повышают возбудимость одного отдела вегетативной системы и одновременно понижают возбудимость другого. В результате происходит сдвиг вегетативного равновесия и начинают преобладать либо симпатические, либо парасимпатические реакции. Эти H3MeHeHHH_v возбудимости представляют собой нормальную реакцию и играют важную роль в гомеостазе. Однако если, например, парасимпатическая настройка оказывается слишком устойчивой вследствие какого-либо нарушения, раздражители, вызывающие симпатические реакции (повышение кровяного Давления, сопровождающееся парасимпатической настройкой), могут сдвинуть вегетативное равновесие еще дальше в сторону преобладания парасимпатической системы. Таким образом, симпатические, «усилия» организма лишь ухудшают его состояние. Если изменения подобного рода сохраняются достаточно долго, они могут привести к стойкому патологическому состоянию. Эти вопросы мы рассмотрим в четвертой части.

ГЛАВА V

ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ НА НАСТРОЙКУ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Прежде чем переходить к обсуждению .вопроса об использовании результатов этих исследований для оценки состояния гипоталамуса в интактном организме, следует показать, что изменения реактивности гипотала'мических и бульбарных центров наступают не только под влиянием рефлексов с барорецепторов, но и при изменениях внутренней среды. Уже в работах, опубликованных довольно давио, было показано, что гипогликемия повышает реактивность симпатической системы [342, 360]. Об этом свидетельствует 'наблюдаемое в условиях гипогликемии усиление прессорных реакций на вдыхание газовых смесей с низким 'Содержанием кислорода или высоким содержанием СОг. Кроме того, гипогликемия усиливает прессорные реакции, вызываемые повышением внутричерепного давления [915]. О влиянии гипогликемии на реактивность вегетативных центров свидетельствует тот факт, что упомянутые выше проявления активации симпатической системы ('повышение прессорных реакций на СОг и повышенное внутричерепное давление) сохраняются и после деиервации каротидно-аортальной зоны [346]. Не найдя в литературе данных об измерении реактивности гипоталамуса при изменениях внутренней среды, мы поставили опыты по изучению влияния асфиксии на реактивность гипоталамуса [320].

Асфиксия (пережатие трахеи) приводит к выраженным изменениям активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Вначале (стадия I) преобладают симпатические разряды — кровяное давление и частота пульса повышаются, а на следующей стадии (стадия II) эти показатели понижаются, что указывает на преобладание парасимпатической системы. Однако, как показывают опыты по перерезке блуждающих нервов, симпатические разряды сохраняются и на стадии II (ускорение сердечного ритма). Далее, при возобновлении поступления воздуха в трахею после длительной асфиксии кровяное давление резко повышается, что сопровождается сокращением нормального и денервированного третьего века. Это позволяет

НОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 171

считать, что во время постаноксичеокой стадии (стадия Ш) существует выраженный симпато-адреналовый разряд. Затем следует длительная стадия (стадия IV), _в течение которой кровяное давление остается несколько повышенным, а частота сердечных сокращений заметно снижается. Эта стадия преобладания парасимпатической системы сменяется восстановлением нормального уровня кровяного давления и сердечного ритма.

Исследование симпатического отдела гипоталамуса показало, что его реактивность 'повышена «а стадиях I, П и III. Об этом свидетельствуют прессорные реакции, сокращение третьего века и (или) ускорение сердечного ритма. Парасимпатическая реактивность повышена на стадиях II и IV. Не входя о дальнейшие детали, можно сказать, что условия, ведущие к усиленным симпатическим разрядам (симпатическая настройка), связаны с повышенной реактивностью симпатического отдела гипоталамуса; то же относится к состоянию парасимпатической настройки. Эти правила сохраняют свое значение независимо от того, идет ли речь о настройке, вызванной рефлекторным путем или наступившей под влиянием изменений внутренней среды.

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ В ИНТАКТНОМ ОРГАНИЗМЕ

Предыдущие исследования показали, что вещества, влияющие на кровяное давление, изменяют также реактивность вегетативных центров гипоталамуса и степень их возбуждения. В свете полученных результатов создается впечатление, что существует и обратная зависимость, т. е. что состояние (гипоталамуса влияет на цир-куляторное действие этих веществ. Такое предположение вполне обоснованно; клинические наблюдения показали, что у психически больных, состояние психики которых менялось иод влиянием лечения и других факторов, изменялась и эффективность гипотензивного действия ме-холила. Можно предположить, что такая измененная реакция на .мехолил объясняется сдвигами реактивности вегетативных центров. Такое предположение подтверждается следующими соображениями.

ГЛАВА V

Общепризнано, что если то или иное вещество, скажем 'Мехолил или норадреналин, действует не одинаково на разных людей или на одно и то же лицо в различное время, то причина этих различий кроется в центральной нервной системе, а не в периферических органах. Однако основной механизм гипотензивного действия мехо-лила, ацетилхолина и гистамина — это прямое расширяющее влияние на периферические кровеносные сосуды. Норадреналин повышает артериальное давление главным образом посредством прямого суживающего действия на артериолы, приводящего к повышению периферического сопротивления кровотоку. Эти изменения состояния кровеносных сосудов влияют на кровяное давление и при этом вызывают описанные выше рефлекторные изменения через барорецепторы. Рефлексы с барорецепторов ограничивают до минимума колебания кровяного давления, и эффективность выполнения ими этой функции в значительной степени зависит от реактивности вегетативных центров.

Эксперименты с гипотензивными веществами

Если под влиянием мехолила или ацетилхолина кровяное давление снижается настолько, что активность барорецепторов онимается, то устраняется их нормальное тормозное влияние на симпатические центры гипоталамуса и продолговатого мозга. Поскольку эти центры испытывают постоянное влияние со стороны многих гуморальных и нервных факторов, это высвобождение из-тгад основного тормозного влияния приводит к сдвигу равновесия в сторону возбуждения. Степень выраженности этого эффекта растормаживания, очевидно, зависит от суммы преобладающих возбуждающих влияний, а также от того, насколько полно устранены тормозные влияния «выключенных» барорецепторов. Поскольку функция гипоталамуса в этих условиях является предметом нашего особого интереса, мы доставили ряд опытов со снятием тормозных влияний.

Повторим, что начальное быстрое восстановление кровяного давления после внезапного падения обычно считается рефлекторным. Его легче всего объяснить как

АКТИВНОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 173

результат изменения равновесия между прессорными и депрессорными влияниями, несомненно, в сторону прес-сорных механизмов, поскольку для восстановления нормального уровня требуется именно его повышение. Изменение равновесия обусловлено внезапным выключением обычно активных ба>рорецепторов. При нормальном уровне давления барорецепторы дают небольшие разряды импульсов при каждом пульсовом толчке в артериях, и эти сигналы тормозят симпатические центры. Крутое падение давления устраняет эту импульсацию бароре-цепторов, так что их тормозное влияние исчезает. Это повышает эффективность возбуждающих 'влияний, действующих «а симпатические центры. Следовательно, конечный результат устранения тормозного влияния эквивалентен усилению соответствующего возбуждающего влияния.

Влияние прямого повышения активности симпатического отдела гипоталамуса

Введение метразола непосредственно в задний (симпатический) отдел гипоталамуса повышает фоновое возбуждение последнего. Поэтому восстановление кровяного давления, зависящее от высвобождения симпатических центров из-тод подавляющего воздействия бароре-цепторов, оказывается более полным. Фиг. 27 иллюстрирует изменения кровяного давления и реакции третьего века, вызываемые ацетилхолииом и гистамииом до и после введения метразола. Рассмотрим сначала восстановление кровяного давления после падения, вызванного ацетилхолипом. После введения метразола рефлекторное восстановление давления происходит быстро и полностью; в контрольных условиях, до введения метразола, давление восстанавливается не полностью. В опытах с гиставдином восстановление происходит полностью даже в контрольных условиях; тем не менее и здесь повышение давления после метразола выражено значительно сильнее: уровень его оказывается выше контрольного Уровня. Реакция третьего века на всем протяжении этой записи невысока, «о мы приводим ее здесь из следующих соображений. Во-первых, она показывает, что тор-

174 ГЛАВА V

мозное влияние барорецепторов не ограничивается центрами регуляции кровяного давления, так как здесь перед нами «высвобождение» сокращения третьего века. Внимательное изучение показывает, что это происходит одновременно с началом восстановления кровяного давления после снижения и достигает максимума в то же

А Б

Фиг. 27. Ускоренное восстановление симпатических реакций после медикаментозной гипотонии под влиянием метразола [358].

/ — интактное третье веко; П — кровяное давление. Д. До введения метразола. Б. После введения метразола. Под влиянием метразола восстановление давления после гипотонии, вызванной ацетнлхолином, выражено полнее. В случаях гипотонии, вызванной гистамином, метразол вызывает характерное симпатическое перерегулирование.

самое время, когда начальный подъем кровяного давле^ ния достигает высшей точки. Во-вторых, эта запись показывает, что сокращение третьего века усиливается (правда, не очень резко) после введения в гипоталамус метразола, (повышающего возбуждение симпатического отдела, т. е. ведет себя в этих условиях так же, как и кровяное давление. Запись частоты сокращений сердца не'приведена, но и она свидетельствует об усилении симпатического эффекта после введения метразола.

Аналогичные результаты были получены лри возбуждении заднего гипоталамуса под действием других веществ, например стрихнина. Но лаже менее сильные и

*КТИВНОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 175

более физиологические влияния, такие, например, как электрическое раздражение гипоталамуса, недостаточные для того, чтобы вызвать изменения кровяного давления или частоты сердечных сокращений, оказывают аналогичное действие. Во время такого раздражения действие веществ, повышающих кровяное давление, значительно изменяется. Степень и длительность падения кровяного давления уменьшаются, а ускорение сердечного ритма и усиление сокращения третьего века выражены больше, чем при контрольных условиях (358].

Влияние прямого снижения активности симпатического отдела гипоталамуса под действием анестезирующих веществ или при разрушениях

Даже при незначительном понижении кровяного давления, наступающем при введении ацетилхолина, гиста-мина и других аналогичных веществ, активность бароре-цепторов 'Снижается. На ранней стадии прогрессирующего падения давления начинают действовать («высвобождаться») симпатические прессорные механизмы, которые ограничивают падение давления. Поэтому следует ожидать, что признаки такого «высвобождения» должны появиться во время падения давления. Одним из наиболее известных является повышение частоты сердечных сокращений при повышении артериального давления.

Фиг. 28. Замедленное восстановление симпатических реакций после

вь'чванной ацетилхолином гипотонии при подавлении активности

заднего отдела гипоталамуса пснтоталом [310].

' — кровяное давление: // — пульс. Л. Внутривенное введение ацетилхолина — 5 мкг/кг. Б. Действие ацетилхолина после предварительного введения пенто-тала в задний отдел гипоталамуса. После пентотала кровяное давление, восстанавливается значительно медленнее. а сердечный ритм не ускоряется. Стрелками указаны моменты введения ацетилхолина

17G

ГЛАВА V

Падение давления и высвобождение симпатического сосудосуживающего центра от тормозного влияния баро-рецепторов сопровождается сужением сосудов. Если бы не явление «'высвобождения», кровяное давление снизилось бы значительно более резко. Если это объяснение правильно, то логично предположить, что разрушение или местная .анестезия центров, высвобождаемых из-под влияния барорецепторов, должны ослабить восстановительные процессы. Это предположение было проверено в двух сериях опытов.

В первой серии исследовали действие барбитуратов при введении их в задний гипоталамус. Как показано на фит. 28, после введения пентотала гипотония, вызываемая ацетилхолином, оказывается более длительной, а восстановление менее полным, чем в предварительных контрольных опытах. Ускорение сердечного ритма, которым обычно сопровождается такая вызванная ацетилхолином гипотония после снижения реактивности симпатического отдела гипоталамуса лентоталом, не наблюдается. Аналогичные результаты были получены лри применении других гипотензивных веществ. Перерегулирование, 'которое часто наблюдается при восстановлении кровяного давления после падения, вызванного тистами-ном, отсутствовало после снижения возбудимости 'гипоталамуса. Таким образом, эти эксперименты подтверждают наше предположение.

Другая серия опытов показала, что сходные явления возникают при понижении возбудимости гипоталамуса путем разрушения его симпатического отдела электрическим током высокой частоты. Подобный эффект показан на фиг. 29. Верхний ряд записей (/) отражает повышение кровяного давления при раздражении заднего гипоталамуса до разрушения (А), после электрокоагуляции области правого заднего гипоталамуса (Б) и после дополнительной коагуляции левого заднего гипоталамуса (В). Степень повышения кровяного давления, вызываемого раздражением, уменьшается при односторонней коагуляции; при двухсторонней — давление вовсе не повышается. Нижний ряд записей (//) показывает, что степень гипотонии, вызываемой ацетилхолином (Г), усиливается после односторонней .коагуляции заднего гипо-

АКТИВНОСТЬ СИМПАТИЧЕСКИХ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 177

таламуса (Д) и еще более усиливается после двухсторонней коагуляции (£). Это усиление касается не только величины, но и длительности падения кровяного чавления. Ясно, что разрушения заднего гипоталамуса инактивируют механизмы восстановления давления.

Фиг. 29. Влияние односторонней и двухсторонней коагуляции заднего отдела гипоталамуса на изменение кровяного давления при раздражении заднего отдела гипоталамуса (/) и на введение аце-тилхолина (//) [356].

А. Раздражение заднего отдела левого гипоталамуса (1 в, 99 имп/сек, 0.8 мсек, -Г сек). Б. То же после коагуляции заднего отдела правого гипоталамуса. В. То же после двухсторонней коагуляции. Г. Внутривенное введение ацетилхолина (5 .«кг). Д. То же после/коагуляции заднего отдела правого гипоталамуса. Е. То же после двухсторонней коагуляции. После коагуляции гипоталамуса гипертония при раздражении гипоталамуса выражена в меньшей степени, а восстановление после гипотонии замедлено; оба эффекта указывают на снижение симпатической возбудимости заднего отдела гипоталамуса в соответствии со степенью повреждения.

На основании этих экспериментов можно сделать выводы, что действие гипотензивных веществ усиливается при снижении возбудимости симпатического отдела гипоталамуса и ослабляется при повышении его возбудимости. Точно так же ускорение сердечного ритма, возникающее во время и после максимального падения кровяного давления, вызванного фармакологическими веществами, усиливается при повышении возбудимости симпатического отдела гипоталамуса и ослабляется при ее понижении. Из этих экспериментов следует, что действие

ГЛАВА V

указанных веществ на кровяное давление и сердечный ритм является индикатором уровня возбудимости симпатического отдела гипоталамуса в интактном организме [356, 358].